[其他]窄频短震地震勘测方法及其设备

说明书

本发明所属技术领域为一种新的地球物理地震勘测方法及其设备。其目的是在各类地震波互相干扰条件下。通过压缩各入射地震信号振动序列，达到进行有效的初至和续至波勘测。即进行准确的浅层反射勘测、岩体动力参数测试和提高深层地震勘测精度。

现行地震勘测的主要方法，如最佳反射窗口法、相关法、信号增强法、共反射点法、褶积和反褶积地震数据处理法等，皆属宽频带发射～宽频带接收系统。这种系统的主要问题产生于震波传播过程中出现的振幅、频谱、波形的演化，至使在各种地震波持续振荡和互相干扰的条件下。难于正确分辨各种地震波的波速、极性和幅值，使地震勘测方法的效能受到限制。

本发明是在名称为“宽频带发射～窄频带接收地震勘测和处理方法”专利申请（申请号为85100288）基础上进一步发展而成的新的地震勘测系统。原有的宽频带发射～窄频带接收系统在多数情况下可获得正确的地震续至波入射时刻。由于不同时刻入射的窄频带地震信号的叠加不仅产生震波幅值变化，而且会引起震波相位改变。因此仅从窄频带地震信号外包络线畸变很难辨认续至地震波首波入射极性、幅值。当窄频带地震信号外包络线变化不明显时，辨认续至波入射时刻也存在着困难。

本发明在宽频带发射～窄频带接收地震勘测理论的基础上，将地震信号接收系统所获取的窄频带地震信号（1）和该信号相移180°后所得信号（2）相叠加，以获取初至和各续至入射的窄频带短序列地震波（3），通过这种窄频带地震信息处理，可使先后不同时刻接收的各类地震信号脱离或减少互相干扰，以正确显示各类地震波首波入射时刻（3）a～c，极性和幅值（h）。

本地震勘测方法的实质是对下述地震勘测模式的仿真。这个地震勘测模式的要点是在地震测试震源点上先后发射两次完全相同的窄频震动，并使两次震动间隔时间为某特定频率地震波的半周期，在这个模式里这两次震动的地震波在地层传播过程中，除初至和各续至首波外，各地震入射波余震全部或大部分互相抵消。由此在地震信号接收系统中便能排除各类地震波持续振荡所造成的互相干扰，获取短序列地震波信号。由于在地震勘测实际工作中，很难在同一震源点先后发射两个完全相同的震频震动，因此这个地震勘测模式在实测中是难于实现的。然而对上述地震勘测模式进行仿真在技术上却是可行的，即将原拟在岩体中发生的物理过程纳入仪器内进行仿真。即前文所述窄频带相移叠加短序列地震波提取技术，或简称双炮仿真法。实测中双炮仿真法只需一次震源激发。“第二次”震源激发所产生的震动效应实际上是从第一次震源激发所产生的震动效应经过某特定频率的半周期延迟而获得的。因此，这种仿真的最大优点是使“两次”震源发射所产生的各种效应，除发射时间外，达到完全一致。这种地震信息处理技术是宽频带地震信息处理系统很难实现的。其主要原因在于地震信号的特定相移参数对不同频率信号产生完全不同的相移结果。

本地震信息处理系统的地震信号频带宽度之下限值受下列Q～f曲线方程约束，

Q＝Kfo当0＜fo＜300Hz

Q＝30当fo≥300Hz

其中：fo为地震信号频带谐振频率

K＝0.105Hz^-1

Q为所提取之窄频带地震信号频率特性的品质因素。该值按下述公式计算：

其中△f为截止频率对谐振频率之偏移量。

其倍频程大于｜12db｜。

实现窄频短窄地震勘测方法的最好方式如下：

当震源（8）通过瞬时激发，冲击地面（4）。产生宽频带地震信号（9），并进入被测岩体。被测岩体中各种介面（5）～（7）先后产生回波，如反射波（10），并为地震检波器（11）所接收。该信号经放大器（12）预放后，进入窄频带滤波器（13），使宽频带地震信号转化为窄频带地震信号（1）。之后或经由硬件相移器（14）和加法器（15）组成的信息处理系统，或进入计算机，由机内软件所设相移和加法程序完成信息处理。其目的是使地震信号（1）经相移后转化为信号（2），经加法器使信号（1）和（2）相加，取得窄频短震地震波形（3）。该波形经放大器（16）后存入记录器（17）。从波形（3）中可明显辨认各入射波到达时刻、极性和幅值。

附图说明：

图1：

U为地震信号幅值。

t为时间。

（1）为地震信号接收系统所获取的窄频带地震信号

（2）为（1）相移180°之后所得地震信号。